CN117571099A - 一种电流输出信号流量计的校准方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电流输出信号流量计的校准方法及系统，包括以下步骤：获取连续性的数据信号；设定异常值阈值，基于异常值阈值对获取的连续性数据信号中的异常值进行剔除；基于剔除后的数据计算测量数据的平均值和重复性，基于平均值计算误差值，基于获取的平均值、重复性和误差得到校准结果。可以预先采集多组连续性的数据，首先对采集的数据中的异常数据进行剔除，保证后续计算结果的精准性，然后对剔除后的数据进行重复性和平均值计算，再基于平均值计算误差值，最终获取校准结果，本发明在校准的过程中可以实现动态数据的采集测量，同时完成数据的采集和处理直接获取校准结果，不需要估度计算结果，数据获取的准确度较高，提高了校准效率。
Description
技术领域
本发明属于流量计校准技术领域，涉及一种电流输出信号流量计的校准方法及系统。
背景技术
目前因为流量计使用条件的不断提升，对于抗干扰能力强，适合信号远传的电流输出信号流量计被大家广泛应用。但是目前在行业中并无明确的该类流量计检定方法和检定设备，特别是对标准电流输出信号的处理设备。
常见的表是34401数字多用表，但是其目前只具备信号采集及显示，不具备测量结果处理能力，该设备无信号数据处理功能，所以当输出信号变化较大时，靠读数经验估读数据的准确度较差，且后期人工完成的平均值、重复性、误差、理论输出值等复杂计算，一般需要3～4h才能完成一台流量计的校准，工作效率低，还存在一定的计算差错率，多用表34401无法采集连续的数据，由于流量校准过程为动态测量，输出信号变化波动较大，用数字多用表34401难以准确估读出测量结果，即使读取了测量结果，其准确度较低，可靠性较差，导致校准效率低，测量结果可靠性不高，制约着进口流量计的使用精度。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中现有的装置无法采集连续的数据，不具备测量结果处理能力，测量结果的准确性低，存在测量误差的问题，提供一种电流输出信号流量计的校准方法及系统。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种电流输出信号流量计的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取连续性的数据信号；
设定异常值阈值，基于异常值阈值对获取的连续性数据信号中的异常值进行剔除；
基于剔除后的数据计算测量数据的平均值和重复性，基于平均值计算误差值，基于获取的平均值、重复性和误差得到校准结果。
本发明的进一步改进在于：
所述连续性的数据信号数据采集时，每间隔1s采集一组数据，共采集五十组数据。
剔除异常值时，通过公式(1)进行计算：
其中，xd为异常值；为平均值，当采集的数据中，每个数据于平均值比较，当符合公式(1)的条件时保留，当不符合时，则剔除，循环计算，直至无异常值出现。
通过公式(2)计算平均值：
其中，n为数据总数量，xi为某流量点的各次测量值；为平均值。
所述通过公式(3)计算重复性：
其中，s表示偏差值。
所述误差值的计算步骤为：
将获取的平均值与理论值的差值与理论值相比，则得到误差值。
获取连续性的数据信号还包括，对采集的数据信号进行滤波处理，将处理后的数据进行转换。
一种电流输出信号流量计的校准系统，包括信号获取模块、异常值剔除模块和结果获取模块；
信号获取模块，用于获取连续性的数据信号；
异常值剔除模块，用于设定异常值阈值，基于异常值阈值对获取的连续性数据信号中的异常值进行剔除；
结果获取模块，用于基于剔除后的数据计算测量数据的平均值和重复性，基于平均值计算误差值，基于获取的平均值、重复性和误差得到校准结果。
一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明任一项所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种电流输出信号流量计的校准方法，可以预先采集多组连续性的数据，首先对采集的数据中的异常数据进行剔除，保证后续计算结果的精准性，然后对剔除后的数据进行重复性和平均值计算，再基于平均值计算误差值，最终获取校准结果，本发明在校准的过程中可以实现动态数据的采集测量，同时完成数据的采集和处理直接获取校准结果，不需要估度计算结果，节省了校准时间，数据获取的准确度较高，提高了校准效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1至图2，本发明实施例公开了一种电流输出信号流量计的校准方法，包括以下步骤：
步骤1：获取连续性的数据信号；
将被检流量计输出(4～20)mA标准电流信号通过高精度的A/D转换模块将模拟量转换为数字量，并传送至单片机，通过单片机完成每间隔1秒采取1组50个数据。
本实施例也可以根据需求，自行设置采集数据的组数。
步骤2：设定异常值阈值，基于异常值阈值对获取的连续性数据信号中的异常值进行剔除；
利用拉依达准则剔除异常数据：
其中，xd为异常值；为平均值，当采集的数据中。
用一组50个数据每个数据与平均值进行比较，符合公式1大于等于3s随即保留，不符合公式小于3s则剔除。
随后对剩余数据再进行新一轮剔除直到无异常值终止剔除流程，
步骤3：基于剔除后的数据计算测量数据的平均值和重复性，基于平均值计算误差值，基于获取的平均值、重复性和误差得到校准结果。
利用平均值公式(见公式2)正常值求和除以正常值总个数，计算出平均值：
其中，n为数据总数量，xi为某流量点的各次测量值；为平均值。
将无异常值的剩余数据利用贝塞尔公式每一个数据与数据平均值之差的平方和，对平方和求集合，除以正常值总个数减一，再开根号，求取测量结果重复性：
其中，s表示偏差值。
进一步的，利用通过显示机构将测量结果的平均值与重复性进行显示，并读取，并将平均值与理论值的差值与理论值相比，则得到误差值。
通过获取的平均值、重复性和误差得到校准结果。
基于本发明实施例的方法，还公开了一验证的实施例：
选型号：33210A，编号MY57003666函数发生器作为标准器，分别产生标准电流信号，基于本发明测量装置的测量结果如下：
表1检定数据
| 电流信号：(mA) | 本发明的装置示值(mA) | 示值误差(％) |
| 4.000 | 4.0002 | 0.005 |
| 8.000 | 8.0002 | 0.003 |
| 12.000 | 12.000 | 0.000 |
| 16.000 | 16.000 | 0.000 |
| 20.000 | 20.000 | 0.000 |
通过检定，该装置的准确度满足0.005％
比对试验
选一型号FTB500-AN20-BB-B-S/BT210-B-A-VT2，编号B7M01234405，测量范围(0～490)L/min，输出信号：4～20mA涡轮流量计作为样件，送流量计量站送检，后又用该方法完成校准，具体数据如下：
表2比对结果
通过测量结果比对，该方法可靠，测量结果准确。
测试
选取型号FT-10AEXSULEA-1，编号190220M73988进口涡轮流量计进行校准，具体校准结果如下：
表3验证结果
通过测量结果比对，该方法可靠，测量结果准确。
本实施例公开的方法实现了标准电流输出信号类流量计的快速准确校准，既提高了工作效率，也提升了校准结果的质量，具有很好的推广性。
本发明实施例采用单片机会自动连续读取数据50组信号数据，并对采集数据自动进行异常值剔除处理，计算测量结果的平均值和重复性，再配合设计的EXCEL完成理论输出值计算、误差计算等，所以测量结果准确和工作效率较高。现在需要(0.3～0.5)h完成一台该类流量计的校准工作。
本方法还可根据需要自行设定技术时间，可对采集数据保存，仪器可随时校准，准确度极高。
一种电流输出信号流量计的校准系统，包括信号获取模块、异常值剔除模块和结果获取模块；
信号获取模块，用于获取连续性的数据信号；
异常值剔除模块，用于设定异常值阈值，基于异常值阈值对获取的连续性数据信号中的异常值进行剔除；
结果获取模块，用于基于剔除后的数据计算测量数据的平均值和重复性，基于平均值计算误差值，基于获取的平均值、重复性和误差得到校准结果。
本发明一实施例提供的终端设备的示意图。该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。
所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电流输出信号流量计的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取连续性的数据信号；
设定异常值阈值，基于异常值阈值对获取的连续性数据信号中的异常值进行剔除；
基于剔除后的数据计算测量数据的平均值和重复性，基于平均值计算误差值，基于获取的平均值、重复性和误差得到校准结果。
2.根据权利要求1所述的一种电流输出信号流量计的校准方法，其特征在于，所述连续性的数据信号数据采集时，每间隔1s采集一组数据，共采集五十组数据。
3.根据权利要求1所述的一种电流输出信号流量计的校准方法，其特征在于，剔除异常值时，通过公式(1)进行计算：
其中，xd为异常值；为平均值，当采集的数据中，每个数据于平均值比较，当符合公式(1)的条件时保留，当不符合时，则剔除，循环计算，直至无异常值出现。
4.根据权利要求3所述的一种电流输出信号流量计的校准方法，其特征在于，通过公式(2)计算平均值：
其中，n为数据总数量，xi为某流量点的各次测量值；为平均值。
5.根据权利要求4所述的一种电流输出信号流量计的校准方法，其特征在于，所述通过公式(3)计算重复性：
其中，s表示偏差值。
6.根据权利要求1所述的一种电流输出信号流量计的校准方法，其特征在于，所述误差值的计算步骤为：
将获取的平均值与理论值的差值与理论值相比，则得到误差值。
7.根据权利要求1所述的一种电流输出信号流量计的校准方法，其特征在于，获取连续性的数据信号还包括，对采集的数据信号进行滤波处理，将处理后的数据进行转换。
8.一种电流输出信号流量计的校准系统，其特征在于，包括信号获取模块、异常值剔除模块和结果获取模块；
信号获取模块，用于获取连续性的数据信号；
异常值剔除模块，用于设定异常值阈值，基于异常值阈值对获取的连续性数据信号中的异常值进行剔除；
结果获取模块，用于基于剔除后的数据计算测量数据的平均值和重复性，基于平均值计算误差值，基于获取的平均值、重复性和误差得到校准结果。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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